制器110可W控制晶体管Q2具有促使输出电压 DC_0UT保持在期望电压电平的占空比。
[0134] 参考图10,在某些实施例中，可将升压和充电电路组合成单个双向升压器/充电 器168,其用于在正常操作条件下对电池120充电，并在应急操作中向L邸控制器40、40'供 应DC电压。
[01巧]双向升压器/充电器168的操作受由微控制器110生成的两个控制信号CT化3和CT化4控制。在正常操作中，双向升压器/充电器168充当电池充电器。特别地，在正常操 作中，双向升压器/充电器168在端子T1处接收DC输入电压DC_IN，并在端子T2处向电池 120提供充电电压VCHG。在应急模式下，双向正压器/充电器168充当升压器，在该种情况 下，双向升压器/充电器168在端子T2处接收电池电压信号VBATT，并在端子T1处向LED 控制模块50提供DC输出电压DC_0UT。
[0136] 图11是根据某些实施例的双向升压器/充电器168的电路图。双向升压器/充 电器168包括开关晶体管Q3、Q4,其可W是n沟道增强模式M0S阳T，虽然可W使用其他类 型的适当配置晶体管开关，包括P沟道M0SFET、双极结晶体管等。双向升压器/充电器168 还包括电容器巧、C6和电感器L3。提供了第一输入/输出端子T1和第二输入/输出端子 T2。
[0137] 在双向升压器/充电器168中，功率基于如何驱动开关晶体管Q3、Q4而在任一方 向上移动。存在用W有效地实现此电路的许多挑战。该挑战首先是能够在每个方向上控制 电压。两个电路布局（充电器和升压器）具有要求合计达两个单独控制回路的非常不同的 传输特性。该两个回路然后必须基于其期望功率在哪个方向上移动而无缝地一起工作。 [013引微控制器110监视升压器/充电器168的每端处的电压和电流，并响应于测量的 电压和电流而直接地驱动晶体管开关Q3、Q4。在此类实施方式中，可W用软件来实现晶体 管开关的控制，其使得微控制器能够基于紧急照明模块100被连接到的光源和/或电池的 类型而对升压器/充电器168的操作进行定制。
[0139] 晶体管Q3和Q4在微控制器110的控制下作为开关进行操作，其通过分别地施加 于晶体管Q3、Q4的栅极的控制信号CT化3和CT化4而控制晶体管Q3和Q4的ON/OFF(开/ 关）状态。
[0140] 在充电模式（正常操作）下，电路经历在端子T1处施加的电压和端子T2处的负 载。在那种情况下，电路使电压电平从T1逐步递减至T2。当晶体管开关Q3处于ON(导电） 状态且晶体管开关Q4处于OFF(不导电）状态时，电感器L1被连接到源电压DC_IN且能量 被存储在电感器L1中。当晶体管开关Q3被切换至OFF(不导电）状态时，晶体管Q4被切 换至ON(导电）状态，并且能量被使用通过导电开关Q4汲取的电流而从电感器L1释放到 输出电容器C6中。相应地，在充电模式下，W所选占空比化hg用互补控制信号来驱动晶体 管Q3和Q4。
[0141] 通过测量输出电压VCHG，微控制器110可W控制开关Q3、Q4W具有保持输出电容 器C6上的恒定输出电压的占空比。
[0142] 在充电模式下，输出电压VCHG根据W下公式与输入电压DC_IN有关；
[0143] VC服=0油肖蝴(：_^ [2]
[0144] 在升压模式（应急操作）下，电路经历在端子T2处施加的电压和端子T1处的负 载。在那种情况下，双向升压器/充电器168促使端子T1处的输出电容器巧上的电荷增 加至高于在端子T2处施加的输入电压VBATT的水平。当晶体管Q4处于ON(导电）状态 且晶体管Q3处于OFF(不导电）状态时，通过电感器L3的电流快速地增加，促使电感器L3 吸收被存储在电感器的磁场中的能量。当晶体管Q4被切换至OFF(不导电）状态且晶体管 Q3被切换至ON(导电）状态时，电感器L3将储能释放到电容器巧中，其在升压模式下充当 输出电容器。相应地，在升压模式下，W所选占空比化oost用控制信号来驱动晶体管Q3和 Q4。
[0145] 在放电阶段期间由电感器L3生成的电压与通过电感器的电流相关，而与原始充 电电压不相关，因此允许存储在输出电容器巧上的输出电压DC_0UT超过输入电压VBATT。 在升压模式下，输出电压DC_0UT根据W下公式与输入电压VBATT有关；
[0146] DC-0UT=VBATT/Dboost. [2]
[0147] 紧急照明模块100的充电子系统包括充电器电源电子装置（目P，电压充电器116 或双向升压器/充电器168)、微控制器110、模数转换器（ADC)W及脉宽调制（PWM)输出发 生器。ADC和PWM发生器可在微控制器110内实现和/或作为被禪合到微控制器110的外 围元件。
[0148] 电压充电器116或双向升压器/充电器168提供充电过程所需的电压和电流。微 控制器110经由ADC来监视充电电压和充电电流两者。微控制器110监视ADC值，并相应地 调整充电器PWM信号输出。充电器PWM输出提供用于充电器116 (图8)的控制信号CT化1 和/或用于双向升压器/充电器168 (图11)的CT化3和CT化4。
[0149] 对裡铁磯酸盐（LiFeP04)电池充电要求精确的监视和控制。在初始充电阶段期 间，充电子系统控制PWM输出W根据电池规格而实现恒定充电电流。随着电池被充电，其电 压在恒定电流条件下稳定地增加。相应地，充电子系统在监视电池120W便增加电压的同 时保持恒定充电电流。
[0150] 一旦电池电压达到其目标水平，则充电子系统修改其输出控制W在电池120上保 持恒定电压。在此恒定电压阶段期间，充电子系统调整控制输出W保持充电器电压稳定。 对于用该种方法充电的正常LiFeP04电池而言，充电电流在恒定电压阶段期间将稳定地减 小。
[0151] 在恒定电压（CV)阶段期间，充电子系统监视充电器电流，并当充电电流下降至CV 最小充电电流阔值W下时停止充电。微控制器110将状态标志寄存器更新成"已充电"并继 续监视电池电压。在电池电压下降至"开启充电器"阔值W下的情况下，充电算法恢复至充 电恒定电流开始）。在某些实施例中，在重新开始充电之前，微控制器可等待直到"开 启充电器"阔值已经维持一段时间，诸如一分钟。
[0152] 相应地，某些实施例为用于固态光源的紧急照明模块中的可再充电电池提供微控 制器控制充电控制回路。微控制器可实现具体地针对LWeP04电池修整的充电算法；然而， 充电算法可适合于任何电池技术需要。充电算法可利用微控制器特征集合和带宽的仅一部 分W用于充电，使得微控制器可与电池充电并发地执行许多其他任务。此外，充电算法可利 用充电信号的受控斜坡向上来简化和/或替换硬件控制回路。
[0153] 用在可对其使用紧急照明模块的光源中支持的多种流明水平，使用单个电池组来 支持其全部可能并不是成本有效的。单个电池组将必须被确定尺寸W支持具有最高流明等 级的光源，并且对于具有较低流明等级的光源而言可能明显尺寸过大。
[0154] 一个解决方案是使用更加适合于满足较窄应用范围的需要的多个电池组。为了减 少库存和成本，期望的是使用相同的紧急照明模块电子装置来支持多种不同电池组。为此， 期望的是紧急照明模块的微控制器能够识别电池容量。
[0155] 在图12A至12C中图示出用于生成电池类型信号BT的方法，并且可包括但不限 于电池120与紧急照明模块100 (图12A)之间的I2C通信通道的使用。I2C通道是使用电 池120中的可编程器件180实现的，其使用POWER(电源）、CLOCK(时钟）、DATA(数据）和 GR0UN(接地）线路与紧急照明模块通信。在其他实施例中，可使用被系到逻辑'r或逻辑 '〇'、使得其可被数字控制器（图12B)读回的固定接口线路。在图13B中所示的示例中，将 数据线中的两个系到逻辑'1'，同时将一个系到逻辑'0'。用S个数据线，能够识别多达八 个不同的电池类型。在其他实施例中，使用可对其施加电流且由紧急照明模块100 (图12C) 中的微控制器读回电压的固定电阻器来识别电池120。该些方法中的任何一个可使得微控 制器110能够识别被连接到紧急照明模块100的电池的类型或型号并相应地调整紧急照明 模块的充电和升压算法。
[0156] 提供BT信号的替换方法是经由在产品组装期间的配置。针对该种方法，当要将包 含ELM微控制器110的印刷布线板组件（PWBA)组合到具有已知电池输入的系统中时，微控 制器接收关于电池规格的配置信息，并将该信息存储在非易失性存储器中，W供其控制算 法在应急操作期间使用。
[0157] 可预期电池120的寿命将明显小于其被用于的光源或紧急照明模块的寿命。为了 进一步降低光源和紧急照明模块的成本并增加其使用寿命，根据某些实施例的紧急照明模 块包括现场可替换电池组。
[015引参考图13,其为包括紧急照明模块100的光源70的分解透视图，外壳200容纳LED控制电路50和紧急照明模块100。还可将AC/DC转换器40包含在外壳200内。电池120 被安装在电池笼210中，其可安装在外壳200内。可将盖220放置在外壳上W覆盖安装在 其中的部件，并且可将盖体保持器215放置在盖体220上W将盖体220保持在原位。当盖 体保持器215和盖体220被去除时，可使电池120暴露W用于由维修技师现场替换。
[0159] 通过监视AC线电压，根据某些实施例的紧急照明模块可自动地检测AC功率的损 失并平滑地过渡至其中从电池向光源供应功率的紧急照明操作。
[0160] 固态光源被从标称上比由大多数电池组生成的电压大得多的电压最高效地驱动。 当局限于两个或四个单元时，电池组是最高效且成本有效的。为了针对两个设备实现增加 的效率，期望的是使用升压电路来使电池电压逐步递增至驱动L邸所需的电平。为了简化 紧急照明控制算法，期望的是使用向和从电池功率的过渡。在某些实施例中，当过渡至电池 操作时可逐渐地增加电池升压器电压。同样地，当过渡地离开电池操作时，可使电池升压器 电压逐渐斜坡向下。该允许电池升压器与AC/DC转换器之间的负载的逐渐过渡。
[0161] 图14A-C图示出从正常操作至应急操作和返回正常操作的过渡示例。图14A是由 AC/DC转换器40生成的示例性DC_IN电压的图表272。如其中所示，由AC/DC转换器40在 电压电平V0下生成电压DC_IN。在某些实施例中，V0可为约37伏；然而，V0的电平取决于 LED控制模块50和LED板60的配置。一般地，对于固态照明应用而言，V0可在约15和500 伏之间。
[0162] 在时间T0,到AC/DC转换器40的AC线电压输入失灵，在该点处，DC电压DC_IN开 始随着AC/DC转换器40中的电容放电而斜坡向下。在时间T1，恢复AC线电压，在该点处， 电压DC_IN开始斜坡向上至V0电平。
[0163] 图14B是在过渡到电池功率（应急模式）并返回到线路功率时由升压器118或双 向升压/充电器168生成的升压器电压DC_OUT的图表274。参考图14B，在时间T0,微控制 器110检测AC线电压的损失。直接根据线电压或从由AC/DC转换器40输出到紧急照明模 块100的已整流AC输出来检测AC线电压的损失。因此，紧急照明模块可在由AC/DC转换 器40输出的DC电压DC_IN已下降太远之前检测AC功率的损失。
[0164] 图14C是实际上施加于LED控制模块50的电压VDC的图表276。如图4和5中所 示，电压V